Engelska

Vid tillräcklig efterfrågan

Beräkningsbaserad modellering och simulering har snabbt blivit ett standardverktyg för produktutveckling inom de flesta industrigrenar. Dessa simuleringsmodeller är oftast baserad på en numerisk materialmodell som formulerats på makroskopisk nivå. Denna kurs utgör en koppling mellan sådan fenomenologisk, makroskopisk, materialmodellering och materialvetenskap. Speciellt fokus kommer att läggas vid hur plasticitet uppträder, makroskopiskt och på mikrostrukturnivå. Kursen innehåller modellering av viktiga processer som rekristallisation och fastransformation samt hur sådana processer kan utnyttjas. Kursens mål är att:

introducera studenterna för modellering av materialbeteende och beräkningsbaserade simuleringstekniker som spänner över längdskalor från några få mikrometer upp till makroskopisk nivå.

visa studenterna hur dessa modelleringstekniker kan användas för att förstå och förutsäga materialstruktur och kopplingen mellan materialets mikrostruktur och materialegenskaper.

utveckla en förståelse hos studenterna för de antaganden och approximationer som är förknippade med modelleringsarbetet.

Studenterna kommer att introduceras för huvuddragen i olika simuleringstekniker, lära sig att utnyttja beräkningsbaserad modellering samt hur simuleringsresultaten kan representeras och tolkas. Studenterna kommer att arbeta med implementering av numeriska algoritmer för att förstärka koncepten som lärs ut under föreläsningarna. Kursens fokus ligger vid modellering och simulering.

Eftersom metalliska material tillhör de viktigaste ingenjörsmaterialen kommer föreläsningarna att fokusera på denna materialgrupp. Modelleringsteknikerna och principerna som lärs ut är dock generella och applicerbara på många olika typer av material och fenomen.

Följande ämnen kommer att tas upp i kursen, med tonvikt vid modellering:

Introduktion till mikrostrukturutveckling i metalliska material:
Kristallografisk textur och parametrisk representation av kristallorientering och felorientering. Korngränsmigration, korngränsenergi och mobilitet. Utveckling av mikrostruktur genom fastransformation och rekristallisation samt dessa processers betydelse för makroskopiska materialegenskaper.

Beräkningsbaserad modellering av mikrostrukturutveckling
Fenomenologiska modeller. Kristallplasticitetsmodeller. Monte Carlo Pottsmodeller. Cellautomater. Vertexmodeller. Level set-metoder. Phase field-metoder. Modellimplementering. Felkällor. Beräkningsaspekter: domändiskretisering, randvillkor, parallelliseringsstrategier. Identifikation av modellparametrar: kalibrering och validering.

förstå de huvudsakliga relationerna mellan materialegenskaper och materialstruktur samt hur dessa relationer kan modelleras.

förstå hur olika aspekter av materialstruktur kan tolkas som en beräkningsbaserad modell

känna till olika modelleringsstrategier och deras egenskaper

förstå hur modellering och simulering kan användas i materialutveckling

förstå skillnaderna mellan olika simuleringstekniker, deras tillämpbarhet och begränsningar

kunna formulera ett materialvetenskapligt problem som en numerisk simuleringsmodell

kunna förklara hur olika aspekter av materialstruktur påverkar materialegenskaper

författa en teknisk rapport

implementera numeriska simuleringsmodeller av materialbeteende

författa en vetenskaplig rapport
implementera numeriska simuleringsmodeller av olika typer av materialbeteenden

Seminarier

övningar

Projekt

Skriftlig rapport

Underkänd, godkänd

Hallberg, H.: Modeling of Microstructure Mechanics.

Kursen kommer att ges om antalet kursanmälda bedöms som tillräckligt.

FHL010F

 -05-16

FN3/Per Tunestål